Устройство для определения коэффициента объемного термического расширения

Устройство для определения коэффициента объемного термического расширения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

\ (22) Заявлено. 070781 (21) 3314424/ 8-25

Р М К з с присоединением заявки М (23) Приоритет

0 01 И 25/16

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 070183. Бюллетень Йо 1

Дата опубликования описания 07.01.83 ($3) УДК 536.41 (088.8) В.A.Ананичев, Л.Н.Блинов, Л.А.Байдаков и М.Д.Бальмаков (72) Авторы, изобретения

1 им. В.И.Калинина . (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА

ОБЪЕМНОГО .ТЕРМИЧЕСКОГО РАСШИРЕНИЯ

Изобретение относится к дилатометрии, а именно к устройствам для определения коэффициента объемного термического расширения (KOTP) материала в жидком и высоковязком состояни. . ях.

Известно устройство для определения КОТР материала в жидком состоянии, в котором косвенным путем определяют КОТР в жидком состоянии путем измерения веса платинового тела при погружении его в исследуемый материал, находящийся в жидком состоянии (1 j.

Однако данное устройство не позволяет определить КОТР материалов с вязкостью более 1Р -10 П.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является устройство для определения КОТР мате- . риала в жидком и высоковяэком состояниях, содержащее весы, с коромыслом, стрелкой и противовесом, герметичный сосуд для исследуемого материала выполненный в виде Г-образной трубки укрепленный на коромысле весов. и размещенный в нагревательном устройстве (2 3.

Недостатками известного устройства являются: относительно низкая точность определения КОТР, сложность установки сосуда, выполненного в виде Г-образной трубки над коромыслом весов, длительное время выдержки сосуда с исследуемым материалом при каждой температуре.

При использовании иэвестного.устройства в процессе измерения в расплаве исследуемого материала образуются пузырьки газа, что снижает как точность определения КОТР, так и уменьшает температурный интервал.его измерения, так как при определенных значениях вязкости расплава газовые пузырьки практически не выходят иэ расплава исследуемого материала. Появление большого количества газовых пузырьков в расплаве исследуемого материала при высоких температурах приводит к разрыву его оплошности и, следовательно, невозможности определения KOTP для этих температур, Цель изобретения - повышение точности и сокращение времени определения коэффициента объемного термического- расширения материалов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве содержащем весы с коромыслом, стрелкой и противовесомт герметичный сосуд для исследуемого

987487 материала, выполненный в виде Г-образной трубки, укрепленной на коромысле весов, и размещенный в нагревательном устройстве, герметичный сосуд выполнен в виде прямой трубки и укреплен на коромысле под углом 25-65 к нему.

Укрепление трубки под углом с к коромыслу приводит к образованию составляющей Fsin а(выталкивающей силы F вдоль трубки, Пузырьки газа будут всплывать, т.е. уходить из расплава исследуемого материала. Для наиболее эффективного и быстрого удаления пузырьков газа угол с следует брать как можно большим из интервала 12

<0,9F, показывающее что для данного интервала составляющая Fsin cL mzazкивающей силы вдоль трубки по порядку величины совпадает с величиной F выталкивающей силы. В данном случае увеличение угла d. свыше 65 не приведет к значительному увеличению величины Fsin с4 но зато может привести к уменьшению добавочного мо- 25 мента Mcosd., обусловленного paciiivрением исследуемого материала, что уменьшит чувствительность устройства. Из аналогичных соображений необходимо, чтобы 0Ä2M

Из данного неравенства следует

25 < (.(78 . Таким образом, оптимальный интервал для угла о согласно двум полученным неравенствам следующий 25 < 65 о 35

Таким образом сосуд с исследуемым материалом, выполненный в виде герметичной прямой трубки, укрепляется под углом 25-650 к коромыслу весов, . 40 а расширение исследуемого материала при нагревании происходит в направлении свободного объема прямой трубки, оставляемого при заполнении сосуда материалом.

Иа чертеже изображено устройство 45 для определения коэффициента объемного термического расширения, общий вид.

Устройство содержит весы 1, на коромысле 2 которых с помощью дер- 50 жателя 3 закреплен под углом с †2565 к коромыслу сосуд 4, выполненный в виде прямой трубки, заполненный исследуемым материалом 5, сосуд с материалом помещен в нагревательное 55 устройство 6. Пля демпфирования весов и сохранения их чувствительности на стрелке 7 весов установлен противовес 8, контроль чувствительности определяется с помощью шкалы 60

9 весов.

Устройство работает следующим образом, После закрепления сосуда 4 с материалом 5 на коромысле 2 весов 65 под углом 25-65О к коромыслу и компенсации веса сосуда с материалом противовесом 8 с помощью разновесов устанавливается равновесие весов и задается рабочая температура.

С ростом температуры за счет теплового расширения меняется уровень материала в закрепленной под углом с(, к коромыслу прямой трубке, что приводит к нарушению равновесия весов 1, которое восстанавливается изменением веса равновесов. Сняв показания весов при двух рабочих темпе ратурах Т> и Т>, вычисляют искомый коэффициент объемного термического расширения

2 (Р— P )

P u P. — показания весов соот"2 ветственно при Т и

Т

Р— вес исследуемого материала в сосуде.

Исследуемый материал в герметичной прямой трубке перед ее герметиэацией расплавляется и заполняет сосуд таким образом, что расширение его при нагревании происходит в направлении свободного объема закрепленной под углом прямой трубки. Использование устройства повышает точность, надежность и скорость определения величин KOTP при упрощении конструкции устройства в целом.

Условия проведения эксперимента на предлагаемом устройстве исключают загрязнение воздуха и окружающей среды парами исследуемых материалов.

Было проведено испытание устройства для определения коэффициента объемного термического расширения.

В качестве испытуемого материала был взят селен.

Экспериментальные данные по KOTP для селена (Se) приведены в таблице. В этой же таблице приведена по- . грешность определения KOTP в предлагаемом и в известном устройствах, а также приведено время определения

KOTP в обоих случаях.

Благодаря использованию устройства оказалось возможным повысить точность от (KOTP+1,5). 10 до (KOTP+0,1)- 10 и уменьшить в пять раз время определения KOTP в жидком и высоковязком состоянии химически активных материалов с высоким давлением насыщенных паров, увеличить температурный диапазон измерения

К0ТР от температур плавления или размягчения до близких к критическим. Повышение точности и надежности результатов определения KOTP дости987487 гается установлением сосуда сматерналом, выполненным в ниде герметичной прямой трубки под углом 25-65,что обеспечивает выход пузырьков газа из материала.

Предлагаемое устройство упрощает конструкцию известного устройства 5 (исключается Г-образная трубка). Условия проведения эксперимента на предлагаемом устройстве исключают загрязнение воздуха и окружающей среды парами исследуемых материалов.

1 с

Ю

+1

1О с сЧ

<Ч

< Ъ л с

Ю

Н

МЭ с

Ю (Ч

РЪ

Ю с л

+I

СЧ с

Ю (Ч

РЪ

Ю и л Ф г

Ю с л4

+! ( с

СЧ л4

РЪ с

Ю

+I (Ч с (Ч л

M.u о

° -! с

Ю

+1

Ю с !

Л л

С ) Ю с +1

Ю с

Ю

Г ) / (Ч с л

+! 3 с

C) л

РЪ л

l1

Ю

+I

С Ъ с

С1

«Ф

С Ъ

tA с л4

+!

<Ч с л

Р %

РЪ л с

Ю

Ф1

<Ч с л (Ъ

Щ с л

+I

1. с л

Ю

РЪ л1 с

C7"

+с

Ю с у;4

Ю

С Ъ л!

Ю +4

lA с

<Ч

Ю

С Ъ

1 1

1 I

I 1

1 t I

I .1

1О 1

cG

МЪ

1 --4

1

1 1

1 Ю с

iA

Р Ъ (I

I 1 I! 1

1 1

Г 1

I СУ 1

1 1 Ъ 1

1<Ч 1

1 1

+--: —

М 1

1 1 1

1 Э I

I Н

1 и!

I Э

1 Х

1 О

1 !й

1

go а5 э о

987487

Ц

K x

1 О Э х д

III O

С4 6) а

Е4 о v

Ж Р3 з х

Э 1 I

1 ФФ

55K ээээ аао ж и д и о z

m Х к о5 э аохн аж! о

Э 1

Ц О) э ж 1 х эфо а

Д . с о йэ

O os айхат н о эпох

o,авэо

111 ж Ф а

987487

Формула изобретения

Составитель Г.Кулаков

Редактор С.Патрушева Техред, О.Неце Корректор М.Шароши .

Заказ 10284/30 Тираж 8И1 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Устройство для определения коэффициента объемного термического расширения материалов, содержащее весы, герметичный сосуд для исследуемого 5 материала, выполненный в виде Г-образной трубки, укрепленной на коромысле весов, и размещенный в нагревательном устройстве, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности и сокращения времени определения коэффициента объемного термического расширения материалов, герметичный сосуд выполнен в виде прямой трубки и укреплен на коромысле под углом 25-65 к нему.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Маэурина О.В. и др. Тепловое расширение стекла. Л., 1960, с.37-42 °

2. Авторское свидетельство СССР

9 817560, кл. G 01 N 25/16 1981 (прототип) .